第4章三相电路.ppt

1、电工技术电工技术电工技术电工技术第第4章章 三相电路三相电路4.14.1 三相电压三相电压三相电压三相电压4.24.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路4.34.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路4.44.4 三相功率三相功率三相功率三相功率电工技术电工技术电工技术电工技术第第4章章 三相电路三相电路本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1.1.掌握对称三相负载掌握对称三相负载掌握对称三相负载掌握对称三相负载Y Y和和和和联结时相、线电压，联结时相、线电压，联结时相、线电

2、压，联结时相、线电压，相、线电流的关系。相、线电流的关系。相、线电流的关系。相、线电流的关系。2.2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确正确正确正确联接方法联接方法联接方法联接方法，理解，理解，理解，理解中线中线中线中线的作用的作用的作用的作用。3.3.掌握掌握掌握掌握对称三相电路对称三相电路对称三相电路对称三相电路电压、电流及功率的计算电压、电流及功率的计算电压、电流及功率的计算电压、电流及功率的计算。电工技术电工技术电工技术电工技术4.1 三相电压三相电压1.三

3、相电压的产生三相电压的产生工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电+_eeU1U2定子定子铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组尺寸、匝数相同尺寸、匝数相同尺寸、匝数相同尺寸、匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 :直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构W2U1U2V2NSW1-+V1转子转子电工技术电工技术电工技术电工技术三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相交流电到达正最大值的顺序称为三相交流电到达正最大值的顺序称为三相交流电到达正最

4、大值的顺序称为三相交流电到达正最大值的顺序称为相序相序相序相序。供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 U U V V WW。波形图波形图ee1e2e3tO电工技术电工技术电工技术电工技术相量式相量式相量式相量式相量图相量图E1 E2 1200E3 12001200电工技术电工技术电工技术电工技术对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0最大值相等最大值相等最大值相等最大值相等频率相同频率相同频率相同频率相同相位互差相位互差相位互差相位互差120120 称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为对称三相电动势称为

5、对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征(尾端尾端尾端尾端)+e1e2e3U2U1V1V2W1W2(首端首端首端首端)+电动势参考方向：电动势参考方向：绕组尾端绕组尾端首端首端电工技术电工技术电工技术电工技术2.三相电源的星形联结三相电源的星形联结(1)联接方式联接方式中性线中性线中性线中性线(零线、地线零线、地线零线、地线零线、地线)中性点中性点端线端线端线端线(相线、火线相线、火线相线、火线相线、火线)在低压系统在低压系统在低压系统在低压系统,中中中中性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，性点通常接地，所以也称地线。所以也称地线。所以也称地线。所以也称

6、地线。相电压相电压相电压相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压线电压线电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压-Up+-UlNL2L3L1e1+e3+e2+电工技术电工技术电工技术电工技术(2)(2)线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据根据根据KVLKVL定律定律定律定律由相量图可得由相量图可得相量图相量图相量图相量图 30L1NL2L3e1+e3+e2+电工技

7、术电工技术电工技术电工技术同理同理3.三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结+L2L1L3电工技术电工技术电工技术电工技术4.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路三相负载三相负载三相负载三相负载不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不对称三相负载：不满足不满足不满足不满足 Z Z1 1 =Z Z2 2 =Z Z3 3 如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：对称三相负载：Z Z1 1=Z Z2 2=Z Z3 3 如如如如三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机1.三

8、相负载三相负载分类：分类：分类：分类：单相负载：单相负载：单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电只需一相电源供电 照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器照明负载、家用电器负载负载负载负载三相负载：三相负载：三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电需三相电源同时供电 三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相电动机等三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接三相负载的联接:三相负载也有三相负载也有三相负载也有三相负载也有 Y Y和和和和 两种接法。两种接法。两种接法。两种接法。电工技术电工技术电工技术电工技术 2.负载

9、星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路线电流：线电流：线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流相电流：相电流：相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流结论：结论：结论：结论：负载负载负载负载 Y Y联联联联结时，线电结时，线电结时，线电结时，线电流等于相电流等于相电流等于相电流等于相电流。流。流。流。Y:Y:三相三线制三相三线制三相三线制三相三线制Y Y0 0：三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制(1)(1)联结形联结形联结形联结形式式式式+Z2Z3Z1N NN N+N 电源中性点电源中性点N负载中性点负载中

10、性点中线电流：中线电流：中线电流：中线电流：流过中性线的电流流过中性线的电流流过中性线的电流流过中性线的电流电工技术电工技术电工技术电工技术(2)(2)负载负载负载负载Y Y联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算1)1)1)1)负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压负载端的线电压电源线电压2)2)2)2)负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压负载的相电压电源相电压3)3)3)3)线电流相电流线电流相电流线电流相电流线电流相电流Y 联结时：联结时：4)4)4)4)中线电流中线电流中线电流中线电流负载负

11、载负载负载 Y Y 联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算可将各相分别看作单相电路计算+Z2Z3Z1N NN N+电工技术电工技术电工技术电工技术负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省掉中性线。可省掉中性线。(3)(3)对称负载对称负载对称负载对称负载Y Y 联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算联结三相电路的计算所以负载对称时，所以负载对称时，三相电流也对称。三相电流也对称。负载对称时，负载对称时，只需计算一相电只需计算一相电流，其它两相电流，其它两相电流可根

12、据对称性流可根据对称性直接写出。直接写出。+Z2Z3Z1N NN N+电工技术电工技术电工技术电工技术例例1 1：N+N R1R2R3L1L3L2若若R1=R2=R3=5 ，求线电流及中性线电求线电流及中性线电若若R1=5 ,R2=10 ,R3=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为负载为电灯组，电灯组，流流 IN;中性线电流中性线电流 IN。电工技术电工技术电工技术电工技术中性线电流中性线电流解：解：已知：已知：(1)线电流线电流 三相对称三相对称N+N R1R2R3L1L3L2电工技术电工技术

13、电工技术电工技术(2)三相负载不对称三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ）分别计算分别计算各线电流各线电流:中性线电流中性线电流:电工技术电工技术电工技术电工技术例例2 2：照明系统故障分析：照明系统故障分析解解:(1 1)L L1 1相短路相短路相短路相短路1)中性线未断中性线未断 N NR R1 1R R3R R2 2L L1 1L L2 2N NL L3 3 此时此时此时此时A A相短路电流很相短路电流很相短路电流很相短路电流很大，将大，将大，将大，将A A相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，而而而而 B B相和相和相和相和C C相相相相未受影响，其

14、相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压仍为仍为仍为仍为220V,220V,正常工作。正常工作。正常工作。正常工作。在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况 (1)L(1)L1 1相短路相短路相短路相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。(2)L(2)L1 1相断路相断路相断路相断路:中性线未断时，求各相负载电压；

15、中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。电工技术电工技术电工技术电工技术 此情况下，此情况下，此情况下，此情况下，L L2 2相和相和相和相和L L3 3相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（220V)220V)，这是不允许的。这是不允许的。这是不允许的。这是不允许的

16、。2)2)中性线断开中性线断开中性线断开中性线断开时时时时 此时负载中性点此时负载中性点N N 即为即为即为即为A,A,因此负载各相因此负载各相因此负载各相因此负载各相电压为电压为电压为电压为 L L1 1L L2 2N NL L3 3N Ni i1 1i i3i i2 2+电工技术电工技术电工技术电工技术 (2)L(2)L1 1相断路相断路相断路相断路 2)2)中性线断开中性线断开中性线断开中性线断开 L2、L3相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正常工作。1)1)中性线未断中性线未断中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，如图如图如图如图(b

17、)(b)所示所示所示所示,由图可求得由图可求得由图可求得由图可求得IL2L3U U 2 2U U 3 3+(b)(b)N NR R1 1R R3R R2 2L L1 1L L2 2N NL L3 3(a)(a)电工技术电工技术电工技术电工技术结论结论:（1 1）不对称负载不对称负载不对称负载不对称负载Y Y联结又未接中性线时，负载相电联结又未接中性线时，负载相电联结又未接中性线时，负载相电联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压不再对称，且负载电阻越大，负载承受

18、的电压越高。（2 2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载中线的作用：保证星形联结三相不对称负载中线的作用：保证星形联结三相不对称负载中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。的相电压对称。的相电压对称。的相电压对称。（3 3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。闸

19、开关。闸开关。闸开关。电工技术电工技术电工技术电工技术例例例例3:3:求例求例求例求例1 1电路中性线断开时负载的相电压及相电流。电路中性线断开时负载的相电压及相电流。电路中性线断开时负载的相电压及相电流。电路中性线断开时负载的相电压及相电流。则节点电压则节点电压负载电压负载电压负载电压负载电压NN R2R3.R1+解：解：设设电工技术电工技术电工技术电工技术结论：结论：1.不对称三相负载做星形联结且无中性线时不对称三相负载做星形联结且无中性线时,三相三相负载的相电压不对称。负载的相电压不对称。2.照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性

20、线上不允许接刀闸和熔断器。方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。电工技术电工技术电工技术电工技术三相负载星形连接原则三相负载星形连接原则三相负载星形连接原则三相负载星形连接原则:（1 1）电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；（2 2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。电源电源电源电源保险丝保险丝保险丝保险丝L L1 1L L2 2L3三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏N N 额定相电

21、压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载电工技术电工技术电工技术电工技术1.联结形式联结形式4.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路线电流线电流线电流线电流:流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流流过端线的电流相电流相电流相电流相电流:流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流流过每相负载的电流 、Z12Z23Z31L1L3L2+电工技术电工技术电工技术电工技术线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流线电流不等于相电流(2)相电流相电流(1)负载相电压负载相电压=电源线电压电源线电压即即

22、:UP=UL一般电源线电压对称，因此不论一般电源线电压对称，因此不论一般电源线电压对称，因此不论一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终负载是否对称，负载相电压始终负载是否对称，负载相电压始终负载是否对称，负载相电压始终对称对称对称对称,即即2.分析计算分析计算相电流：相电流：线电流：线电流：U UABAB=U UBCBC=U UCACA=U Ul l=U UP PZ12Z23Z31L1L3L2+电工技术电工技术电工技术电工技术负载对称时负载对称时负载对称时负载对称时,相电流对称相电流对称相电流对称相电流对称，即，即，即，即(3)线电流线电流为此线电流也对称，即为此线电流也对称

23、，即为此线电流也对称，即为此线电流也对称，即 。注：注：注：注：线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流线电流比相应的相电流滞后滞后滞后滞后3030 。30o30o30o30o 电工技术电工技术电工技术电工技术负载三角形联结负载三角形联结负载三角形联结负载三角形联结电工技术电工技术电工技术电工技术ZaZaZaL1L3L2+N NL L1 1L L2 2L L3 3ZbZbZb+电工技术电工技术电工技术电工技术+_+_+NZZZ123abcnZ/3电工技术电工技术电工技术电工技术三相负载三角形连接原则：三相负载三角形连接原则：三相负载三角形连接原则：三相负载三角形连接原则：（

24、1 1）电源提供的线电压电源提供的线电压电源提供的线电压电源提供的线电压=负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；负载的额定电压；（2 2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。电源电源电源电源保险丝保险丝保险丝保险丝L L1 1L L2 2L3三相三相三三线制线制380380伏伏 额定相电压为额定相电压为380伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载电工技术电工技术电工技术电工技术负载的额定电压负载的额定电压=电源的线电压电源的线电压应作应

25、作 联结联结负载的额定电压负载的额定电压=电源线电压电源线电压应作应作 Y 联结联结三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。性线）。电工技术电工技术电工技术电工技术例例1如如图图对对称称三三相相电电路路，电电源源线线电电压压为为380V，|Z1|=10，cos 1=0.6(感性感性)，Z2=j50，ZN=1+j2。求：线电流、相电流。求：线电流、相电流。+_+NACBZ1Z2ZNN解解+_Z1画出一相计算图画出一相计算图电工技术电工技术电工技术电工技术根据对称

26、性，得根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：相的线电流、相电流：+_Z1电工技术电工技术电工技术电工技术电工技术电工技术电工技术电工技术4.4 三相功率三相功率无论负载为无论负载为无论负载为无论负载为 Y Y 或或或或联结，每相有功功率都应为：联结，每相有功功率都应为：联结，每相有功功率都应为：联结，每相有功功率都应为：P Pp p=U Up p I Ip p coscos p p对称负载对称负载 联结时：联结时：对称负载对称负载Y联结时：联结时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时：当负载对称时：P=3Up Ipcos p所以所以总有功功率为：总有功功率为：总有功功率为

27、：总有功功率为：P P=P P1 1+P P2 2+P P3 3电工技术电工技术电工技术电工技术同理：同理：无论负载为无论负载为无论负载为无论负载为 Y Y 或或或或联结，每相无功功率都应为联结，每相无功功率都应为联结，每相无功功率都应为联结，每相无功功率都应为 Q Qp p=U Up p I Ip p sinsin p p总无功功率为总无功功率为总无功功率为总无功功率为 Q Q=Q Q1 1+Q Q2 2+Q Q3 3当负载对称时当负载对称时视在功率视在功率视在功率视在功率 S S=S S1 1+S S2 2+S S3 3当负载对称时当负载对称时电工技术电工技术电工技术电工技术正误判断正误判

28、断对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 +Z2Z3Z1N NN N+电工技术电工技术电工技术电工技术对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 正误判断正误判断电工技术电工技术电工技术电工技术 有一三相电动机有一三相电动机,每相的等效电阻每相的等效电阻R=29,等效等效 感抗感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于绕组联成星形接于UL=380 V的三相电源上的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于绕组联

29、成三角形接于UL=220 V的三相电源上。的三相电源上。例例2:解解:(1)电工技术电工技术电工技术电工技术(2)比较比较(1),(2)的结果的结果:有的电动机有两种额定电压（指线电压）有的电动机有两种额定电压（指线电压）,如如220/380 V。当电源电压为当电源电压为380 V时时,电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时,电动机的绕组应联结成三角形电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流相电压、相电流以及功率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流三角形联结情况下的线

30、电流是星形联结情况下的线电流的是星形联结情况下的线电流的 倍倍。电工技术电工技术电工技术电工技术例例3:三相对称负载星形联接，接至线电压三相对称负载星形联接，接至线电压三相对称负载星形联接，接至线电压三相对称负载星形联接，接至线电压380V380V的三相的三相的三相的三相电源上。其电流为电源上。其电流为电源上。其电流为电源上。其电流为10A10A，功率为，功率为，功率为，功率为5700W5700W。求负载。求负载。求负载。求负载的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功的功率因数，各相负载的等效阻抗，电路的无功

31、功率和视在功率。功率和视在功率。功率和视在功率。功率和视在功率。解解:电工技术电工技术电工技术电工技术例例4:(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。依据对称性写出。依据对称性写出。依据对称性写出。线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相负载：一组是三角形联结的电感性负

32、载，每相阻抗阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)(2)电路线电流；电路线电流；(3)(3)三相有功功率。三相有功功率。设设解：解：电工技术电工技术电工技术电工技术星形联接负载，其相电流为星形联接负载，其相电流为星形联接负载，其相电流为星形联接负载，其相电流为三角形联接负载，其相电流为三角形联接负载，其相电流为三角形联接负载，其相电流为三角形联接负载，其相电流为(2)(2)电路线电流电路线电流电路线电流电路线电流电工技术电工技术电工技术电工技术一相电压与电流的

33、相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示(3)(3)三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o电工技术电工技术电工技术电工技术例例5:解法解法1:有一台三相电阻加热炉，功率因数为有一台三相电阻加热炉，功率因数为有一台三相电阻加热炉，功率因数为有一台三相电阻加热炉，功率因数为1 1，星形联接；，星形联接；，星形联接；，星形联接；另有一台三相交流电动机，功率因数为另有一台三相交流电动机，功率因数为另有一台三相交流电动机，功率因数为另有一台三相交流电动机，功率因数为0.80.8，三角，三角，三角，三角形联接。两者共同由线电压形联接。两者共同由线电压形联接。两者共同由线电压形联接。两者共同由线电压380 V380 V的三相电源供电，的三相电源供电，的三相电源供电，的三相电源供电